探索外星生命和地外文明应该去哪里寻找？

伤我心太深

　　探索地外生命与地外文明


　　虽然，目前还尚未找到能证明存在地外生命和地外文明的直接证据，但绝大多数科学家相信，生命是物质在一定条件下发展的必然结果，地球绝不会是宇宙中唯一有生命的星球。我们探索宇宙一个重要方面就是要探索地外生命，寻找地外文明。下面概要介绍我们在太阳系内外探索地外生命和地外文明的情况。


　　一、探索太阳系内的地外生命


　　就目前所知，在太阳系的各大行星中除地球之外有可能存在生命的第一候选星球是火星。一系列多功能的探索生命的仪器得到改进是与海盗号等宇宙飞船抵达火星表面有关的。就探索原理上说，这样的仪器不仅能揭示出现在的生命，而且还能揭示出过去生命的遗迹以及导致出现生命的条件。

　　两艘海盗号宇宙飞船于1976年抵达火星。每艘飞船都有一个登陆器登陆火星表面，其余部分留在空中轨道上对火星大部分表面区域进行拍摄。每个登陆器分别携带了一个精巧的实验室，用以寻找生命形式。它们在火星上做了三项实验：光合作用实验、呼吸作用实验和放射性同位素实验。

　　从获得的实验结果看，至少在登陆器着陆处没有发现有生命存在的痕迹。前几年着陆在火星上的美国“勇气号”火星车和“机遇号”火星车对火星进行了实地探测，虽然仍未找到火星上有生命的直接证据，但却找到了火星上曾有过大量液态水的确凿证据。正如前面已谈到的那样，最近美国国家航空和航天局发布消息称，利用高分辨电子显微镜对火星陨石ALH84001做出的最新分析显示，这块陨石晶体结构中的25%确实是由细菌形成的。这一最新结论提供了火星曾存在过生命的最有力的证据。至于火星上是否至今还存在着生命的问题，现在还没有定论。就火星现状看，尽管不能排除存在低级生命的可能性，但可以肯定它不可能存在有智慧的高级生物。





　　科学家认为，在太阳系内有可能存在地外生命的星球除火星外还有木卫二等天体。美国国家地理网站盘点了2009年度10大太空发现，其中之一是发现木卫二海洋中有可能存在类鱼生命。美国亚利桑那州大学科学家理查德·格林伯格说：“木卫二的含氧量不仅可以支持只能在显微镜下才看得到的生命形式。从理论上讲，至少有总计达300万吨像鱼一样的生物可能生活在木卫二。”他解释道：“尽管目前我们不能肯定这里一定存在着生命，但我们知道这里的物理条件能够孕育生命。”


　　那么，存在生命究竟需要什么样的条件?我们发现，在地球海底火山口附近生活着一些不需要氧气不需要阳光的微生物。这说明哪里具备液态水、热量和有机物这三个基本要素，哪里就有可能存在生命。那么，木卫二具备生命存在的这三个基本要素吗?为此，科学家进行了一系列的探测和研究。


　　从1996年伽利略号对木卫二拍摄的照片上看，这颗星球呈现出冰壳状，表面裂缝交错，有许多弯弯曲曲的褐色条纹，这意味着该星球上存在着有机分子，因为多种有机聚合物是呈褐色的。尽管木卫二表面裂缝交错，但却没什么陨石坑，与表面布满陨石坑的另三颗伽利略卫星大不一样。科学家们研究后认为，木卫二表面裂缝交错是因为木星对它起潮力的拉拽挤压，其作用不仅形成木卫二的表面特征，还使其内部的水以液态存在。此外，伽利略号拍摄的照片还显示出木卫二表面有水流存在。这种现象表明木卫二内核很热，大量热能从火山口或热泉眼喷发出来，导致表面部分冰层融化，并将原有的许多陨石坑填平以至消失。


　　尤其令人惊奇的是，伽利略号在距木卫二上空400千米掠过时，曾收到其冰层下发出的吱吱叫声。经科学家们分析研究，这种叫声与地球海洋中海豚发出的声音相似，误差率仅为0.001%。据此科学家们推测，如果木卫二上真的有生命，它们最有可能与地球上的海豚相似。美国生物学家还打算在发射下一个探测木星航天器时，让其带去地球海豚“谈话”的录音带，试图传输到木卫二上一探究竟。


　　综上所述可知，木卫二表面没有陆地，寒冷的外壳冰层下面是一片汪洋大海。海洋正在吸收大量的氧气，海底部分区域应该与地球深海热泉周围环境极为相似，其构成足以支持多种生命形态存活。而格林伯格正是通过对这些情况进行了深入研究之后在2009年11月提出了当前木卫二海洋中至少应该存活300万吨类鱼生命的这种推测。



　　但推测不等于证实，是对是错还需要通过进一步的探索来检验。为了进一步探索木卫二是否存在生命之谜，目前科学家们已提出多种可行的方案。这里介绍其中的两种方案：


　　其一是用航天器进行就近探测。美国和欧洲的航天部门正在研制名为“木卫二木星系统任务”的探测器，计划将于2020年发射升空，2026年到达探测区域，其雷达系统可以穿透木卫二冰层，计算出冰层厚度，其他仪器将研究海洋生物迹象。它将帮助科学家缩小可能存在生命区域的范围，为以后的探测提供依据。

　　其二是用机器人钻入海洋探测，考察并找出微生物，包括不同于地球上的生命形态。然后将其探测结果发回地球，以便最终揭开木卫二是否存在生命之谜。但有一点可以肯定，木卫二与火星一样不可能存在像人一样有高度智慧的生物。





　　二、对太阳系外的地外文明的估计与探索


　　鉴于除地球之外在太阳系内找不到具有智慧生物的星球，所以人类已把探索地外文明的目标转向太阳系之外。我们知道，人类在宇宙中并不特殊，太阳只是宇宙中一颗最普通的恒星。然而，我们还不能肯定，因为太阳具有一颗拥有生命的行星地球，所以别的类太阳恒星在其行星系统中必定会有存在生命的行星，甚至是存在地外文明的星球。我们必须一步一步地继续工作，并尝试就我们所知的生命必需的条件来估计这种可能性的大小。


　　1.对太阳系外具有地外文明的行星的估计


　　20世纪60年代，美国天体物理学家德雷克提出了一个著名的公式，后来称之为“绿岸公式”，这是对探索地外智慧生命做定量分析的第一次尝试。德雷克提出的“绿岸公式”是这样的：
　　N=R×Ne×fp×fl×fi×fe×L
　　公式中，N代表银河系中可能存在的高技术文明星球数，它取决于等式右边7个参数的乘积。
　　在这7个参数中：R表示银河系中恒星的数量。
　　fp表示拥有行星的恒星所占的比例。
　　Ne表示具有行星系的恒星周围存在可居住行星的比例。
　　fl表示在众多可居住行星中真正拥有生命行星所占的比例。
　　fi表示在拥有生命的行星中拥有智慧生命的行星所占的比例。
　　fe表示在这些已有智慧生命的行星中具有星际通讯能力的行星所占的比例。

　　L表示与具有高级技术的文明世界的平均寿命(或者说延续时间)，因为只有持续发展很长时间的文明星球才有可能做星际互访。这7个参数的确切大小目前尚属未知。其中有的参数可取近似值(例如R)，有的则纯属主观估计(例如L)。用粗略估计的最低值代入计算，可得到N=40万;用每一项最大可能值计算，则得N=5000万。这就是说，在银河系中的高技术文明星球的数目为40万至5000万个。


　　美国著名科学作家阿西莫夫根据自己的见解，曾提出与绿岸公式类似的公式，他估计银河系大约存在53万个文明星球，即银河系中每100万颗恒星中，平均可能有18个文明世界。而美国天文学家萨根的推算是，银河系有超过100万个文明星球。它们间的距离可达上百光年。


　　但是另一些科学家对“生命是宇宙间的普遍现象”的观点持怀疑态度。他们认为，一颗行星要适宜生命的形成发展，需要满足许多必不可少的条件，其中之一就是要能在几十亿年这样长的时间保持适宜的温度，使水保持液态，单就满足这一条的几率已非常小。他们的结论是：生命能在地球上形成是宇宙中的一个特例。即使其他地方出现过生命或外星人，未必能长久地发展和生存下去。人类在宇宙中，至少在可以达到的距离内找不到知音，否则为什么至今没有任何物证能说明外星人来过我们地球。两种观点如此不同，孰是孰非?必须用事实来检验。为此，必须开展对地外生命与地外文明的研究与寻找。


　　2.寻找太阳系外的类地行星


　　为了开展对地外生命与地外文明的研究与寻找，需要做许多工作，其中重中之重的工作就是寻找太阳系外的类地行星。到目前为止，通过天文观测，已发现了500多颗类太阳恒星有行星系统，但其中绝大多数是不宜生命居住的类木行星。


　　最近几年，天文学家在探索类地行星方面已取得一些可喜进展，其中之一就是欧洲天文学家首次发现了一颗处于生命可居住地带的类地行星——Gliese581c。Gliese581是一颗位于天秤座的红矮星，离我们地球约20光年，直径约为太阳的1/3。它有三颗行星，分别为Gliese581b、Gliese581d和Gliese581c。前两颗是不宜生命居住的类木行星，但这第三颗行星Gliese581c却是迄今为止在太阳系外发现的最类似地球的行星。其质量约为地球的5倍，轨道半径为0.073天文单位。虽然它离其母星Gliese581较近，但其母星的光度为太阳的1/100，不太热，所以这第三颗行星表面温度约在0℃至40℃之间，有可能存在液态水，处于生命可居住地带。


　　美国东部时间2009年3月6日22时49分(北京时间7日11时49分)，世界首个用于探测太阳系外类地行星的飞行器——“开普勒”太空望远镜在美国卡纳维拉尔角空军基地发射升空。在至少3年半的任务期内，“开普勒”太空望远镜将对天鹅座和天琴座中大约10万个恒星系统展开观测，以寻找类地行星和生命存在的迹象。“开普勒”太空望远镜携带的光度计装备有直径为95厘米的透镜，它将通过观测行星的“凌日”现象搜寻太阳系外类地行星。天文学家认为在这些类地行星上有可能孕育生命，因而极具研究意义。







　　3.茫茫宇宙觅知音


　　由于恒星间的距离实在太大，从现有的技术水平来看，人类要想亲身飞到有可能存在地外文明的行星直接进行现场探测是不现实的。目前所能采取的探索地外文明的办法有以下两种：第一种方法是用无人驾驶的宇宙飞船将我们地球的信息带给地外智慧生物，即所谓的外星人;第二种方法是与外星人进行无线电联系，即收听他们发来的电波，或者主动向外发射信息宣告我们地球上智慧生物的存在。


　　1972年3月和1973年4月，美国发射的“先驱者11号”、“先驱者12号”宇宙探测器分别携带有一块同样的被称为“地球名片”的镀金铝板，它长22.5厘米，宽15厘米。其左半部上方刻的是氢原子的结构，中间刻的放射线代表离地球最近的一些脉冲星的位置，下方刻的一个大圆圈和九个小圆圈代表太阳和八大行星及冥王星，并标明探测器是从第三个行星地球发射出去的;其右半部刻有一男一女的裸体像，代表地球上的人类。


　　1977年8月和9月，美国发射的“旅行者1号”和“旅行者2号”宇宙探测器各自携带一张直径30.5厘米的镀金铜质唱片，在这称为“地球之音”的唱片上，录有115幅照片、35种各类声音、近60种语言的问候语和27首世界著名乐曲等反映地球信息的音像资料。


　　在35种声音中，有年轻的地球火山的阵发性怒吼，风的沙沙声，一条河流的哗哗声，青蛙和鸟类的合唱，鲸鱼在其老家海洋中怪异而令人愉悦的歌唱和人的声音、心跳、走步声、孩子们的笑声等声音。


　　在27首世界著名乐曲中，有巴赫的C大调《前奏曲与赋格曲》第一部分，贝多芬的《第五交响乐》(即《命运》)第一乐章，用不可思议的长笛吹奏的莫扎特的夜美人咏叹调，春日祭天仪式歌曲，来自地球各地的民歌和乐曲以及中国古筝演奏的《高山流水》中的《流水》片断等。


　　在众多的照片中，有人类对世界的勾画，太阳在宇宙空间中的位置，人的一生——婴儿的诞生、幼儿期和成长期以及复杂的一生的隐约出现，城市、房屋、植物和动物以及风景画，海洋，一次日落，持矛狩猎的人，在宇宙中行走的宇航员，奥林匹克短跑，交通堵塞和我国的八达岭长城等。


　　在近60种语言的问候语中，有三种是我国南方的方言，即广东话、闽南话和客家话，此外还包括用古老的苏美尔语对地外星球的问候。这两张唱片外面还包了一层特制的铝套，可使唱片保存10亿年不坏。


　　由于人类目前发射的宇宙飞船的速度不到光速的万分之一，即使飞到离我们最近的恒星也要数万年之久。我们希望有朝一日这些宇宙飞船被外星人截获。这样，上述音像资料就应能使这些聪明的外星人发现地球。在经历任何人都捉摸不定的一个时期之后，这些应人类的邀请而来的聪明生物将发现什么呢?可能是一个由人类遥远的后代所居住的地球，这些后代在智能上和外形上都不同于我们，正如我们来自曾是我们祖先的那些小动物;也可能将发现的是一个被污染、有毒、找不到生命的地球。


　　显然，这种探索地外文明的方法远不如用无线电波与外星人联系快捷，而要应用后一种方法，首先要学会鉴别无线电波中的人为信号，进而能运用这种信号相互交流信息。例如，以下的信号明显是人为的。由射电望远镜在指向某一射电源时所接到的一封电报显然是由1、2、3、4、6所组成的。发报者希望接收者按1、2、3、4、6的顺序发报;在回电中被加上的信号5应是“可接收和可理解的”信号。


　　一旦联系建立起来，就应建立起一种通用的语言。当发现罗塞达碑时，在翻译和理解古埃及象形文字方面出现了一个重大的突破。罗塞达碑是一块厚板，上面用埃及象形文字和古希腊文字刻着同样的文告。幸好我们有一块宇宙的罗塞达碑。当一种文明发展到某种科学水平时，它就认识到，氢、氦和其他元素可以排列在元素周期表中。无论在宇宙的何处居住，也无论在什么时期，这种文明就能做到这一点。由于存在着唯一的元素周期表，大量的原子核的、物理的、化学的以及数学的资料，于是在我们与外星人之间就有可能建立起一种通用的语言。有了通用的语言，我们与外星人在相互交流信息方面将会变得顺畅起来。


　　1960年，美国制订了一个“奥兹玛”计划，即利用射电天文台监测宇宙中两个星座的无线电波。这是一个被动式收听地外文明之音的计划，奥兹是神话故事中的一个地名，那是一个非常奇异、非常遥远和难以到达的地方，在那里居住着一位名叫奥兹玛的公主。该计划的含义是“寻找遥远的地外文明”，目的是搜索“外星人”的来电。该天文台使用一台口径为26米的射电望远镜并选择21厘米的波长来接收外界信号。德雷克等人首先将射电天线对准了鲸鱼座的一颗类似太阳的恒星，它距地球11.9光年，结果是一无所获。之后，他们又把天线对准了另一个目标——波江座e星(距地球10.7光年)，最初收到了一个每秒8个脉冲的强无线电信号，10天之后此信号又出现了。不过这并不是人们期待的“外星人”电报信号。奥兹玛计划在3个月中，累计“监听”150小时，最终未获得任何成功的结果。虽然如此，这毕竟开创了人类寻找地外智慧生命的新纪元。


　　1974年11月16日，在波多黎各落成的阿雷西博射电望远镜向武仙座球状星团M13发出第一封传达地球人类信息的电报。这封用二进制数码编制的电报，总共有1679个0和1的字码。因为电报中的字码数为1679，恰好是23和73的乘积，所以电报中的字码可排成一张有73行字，每行23个字的长方形电码图。将图中的1都涂黑，就可得到一张隐藏了地球和地球人丰富信息。在这封图像电报的顶部是数字1、2、3、4、5、6、7、8、9、10的二进制数码图案。下一图案是构成地球生命不可缺少的氢、碳、氮、氧和磷5种基本元素的原子序数的二进制数码图案。再接下来的四个图案是表示由这些元素组成的有机分子，人类的遗传基因DNA和双螺旋结构以及地球人形图案。在人形图案之下是太阳系略图，处在最右边的最大的方块是太阳，在其左边的9个方块依次为水星、金星、地球、火星、木星、土星、天王星、海王星和冥王星。在太阳系略图之下是象征发这一电报具有弧形凹面的阿雷西博射电望远镜。


　　武仙座球状星团M13距离太阳超过2万光年，直径达200光年，星团内密集了几十万颗恒星，其中存在智慧生命的概率很大。尽管我们并不知道有智慧生命的星球在此星团的何处，但只要星团M13中有一颗恒星周围具有智慧生命，并具有像我们一样强大的射电望远镜，他们就有可能收到我们发去的这封电报。可以相信，聪明的外星人收到这封电报后不难通过对这张电码图分析，了解我们的地球和人类的丰富信息，并发电报给我们回复。


　　虽然电磁波传播速度很快，但因星际距离实在太大，所以完成一次星际对话需要很长时间，少则数十年，多则若干万年。这个限制导致所进行的星际对话往往不是由同代的地球人与外星人所能完成的。例如，今天我们向对方发出信息，通常收到信息的是对方的后代，再由对方的后代发回答复，而能收到这种答复的只能是我们的后代。


　　由此可见，人类要探索地外文明，真是道漫漫而修长。在此刻，天文学家将继续进行他的研究，企求在对人在宇宙中确切位置的了解上增进他的知识。正如天文学家哈勃所说：“至于未来，宇宙空间可能会随时间的推移而增大，而人类是有可能穿越太空到更远的地方的。仪器将日益昂贵，进展却日益缓慢。今天，我们的视野已深入到宇宙深处，我们对自己的近邻已了解得相当清楚。但随着距离的增大，我们知识的增长速度变得越来越小。但我们仍将继续努力搜寻更加遥远的宇宙深处，直到最暗淡的视界处为止。这种努力比历史更久长。人类并不总是如愿以偿，却从不停下脚步。”

宇宙文明

人类要探索地外文明，真是道漫漫而修长